Evolução microestrutural de Ni e Ni-SiC sinterizados após compactação uniaxial ou processamento termoplástico

The addition of SiC to nickel or its alloys results in sintered materials with a set of interesting properties for the petroleum, automotive, and aerospace industries, including high toughness and mechanical, corrosion, and wear resistance over a wide range of service temperatures, associated wit...

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Главный автор: Dantas, Elisângela Barros
Другие авторы: Martinelli, Antônio Eduardo
Формат: doctoralThesis
Язык:pt_BR
Опубликовано: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Предметы:
Níquel
Ni-Si-C
Compactação uniaxial
Processamento termoplástico
Microestrutura
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Online-ссылка:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53345
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Dantas, Elisângela Barros
Evolução microestrutural de Ni e Ni-SiC sinterizados após compactação uniaxial ou processamento termoplástico
description The addition of SiC to nickel or its alloys results in sintered materials with a set of interesting properties for the petroleum, automotive, and aerospace industries, including high toughness and mechanical, corrosion, and wear resistance over a wide range of service temperatures, associated with low cost of starting materials and processing. In addition to traditional powder metallurgy, thermoplastic processing offers an interesting alternative for forming and microstructural development by the dissociation of SiC and formation of sintered materials containing graphite precipitates in (Ni,Si) matrices. Thus, the present work aims to study Ni-SiC combinations produced from uniaxial compaction or thermoplastic processing. Pure nickel and Ni mixtures with 3 wt.% SiC were drum pelleted, with 2.5 wt.% paraffin, uniaxially compacted at 600 MPa and sintered in a conventional furnace at 10 ºC/min up to 1200 ºC for 1 h. Samples obtained by thermoplastic processing were produced from nickel and mixtures containing 1 wt.% SiC with 50% polymeric binders, homogenized in a conical twin-screw co-rotating mixer and molded in a capillary rheometer. After thermal extraction of the binders, they were sintered at 5°C/min up to 1200 ºC for 4 h. XRD, FT-IR, microstructural characterization by MO, SEM/EDS, density in green and of the sintered samples, and Vickers microhardness tests were performed. The nickel samples, produced via thermoplastic processing, showed larger pore sizes at concentrated points, higher diametral shrinkage, and lower Vickers hardness. However, there was no interference of the production techniques on the densities of the sintered nickel samples. The addition of 3 wt.% SiC influenced the densification and also the hardness of the compacted samples. The samples containing 1 wt.% SiC and produced by thermoplastic processing did not show significant microstructural changes. The microscopic and XRD analyses suggest that both techniques used produced Ni-Si type materials with graphite precipitation, a typical microstructure of self-lubricating materials.
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In addition to traditional powder metallurgy, thermoplastic processing offers an interesting alternative for forming and microstructural development by the dissociation of SiC and formation of sintered materials containing graphite precipitates in (Ni,Si) matrices. Thus, the present work aims to study Ni-SiC combinations produced from uniaxial compaction or thermoplastic processing. Pure nickel and Ni mixtures with 3 wt.% SiC were drum pelleted, with 2.5 wt.% paraffin, uniaxially compacted at 600 MPa and sintered in a conventional furnace at 10 ºC/min up to 1200 ºC for 1 h. Samples obtained by thermoplastic processing were produced from nickel and mixtures containing 1 wt.% SiC with 50% polymeric binders, homogenized in a conical twin-screw co-rotating mixer and molded in a capillary rheometer. After thermal extraction of the binders, they were sintered at 5°C/min up to 1200 ºC for 4 h. XRD, FT-IR, microstructural characterization by MO, SEM/EDS, density in green and of the sintered samples, and Vickers microhardness tests were performed. The nickel samples, produced via thermoplastic processing, showed larger pore sizes at concentrated points, higher diametral shrinkage, and lower Vickers hardness. However, there was no interference of the production techniques on the densities of the sintered nickel samples. The addition of 3 wt.% SiC influenced the densification and also the hardness of the compacted samples. The samples containing 1 wt.% SiC and produced by thermoplastic processing did not show significant microstructural changes. The microscopic and XRD analyses suggest that both techniques used produced Ni-Si type materials with graphite precipitation, a typical microstructure of self-lubricating materials. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A adição de SiC à níquel ou suas ligas resulta em materiais sinterizados com um conjunto de propriedades interessantes para as indústrias de petróleo, automobilística e aeroespacial, incluindo alta tenacidade e resistência mecânica, à corrosão e ao desgaste em uma ampla faixa de temperaturas de serviço, associadas ao baixo custo dos materiais de partida e do processamento. Além da metalurgia do pó tradicional, o processamento termoplástico oferece uma alternativa interessante de conformação e desenvolvimento microestrutural com a dissociação do SiC e formação de sinterizados contendo precipitados de grafite em matrizes de (Ni,Si). Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo o estudo de combinações de NiSiC produzidos a partir da compactação uniaxial ou processamento termoplástico. Níquel puro e misturas de Ni com 3p.% SiC foram granulados em tambor, com 2,5 p.% de parafina, compactadas uniaxialmente a 600 MPa e sinterizadas em forno convencional a 10 ºC/min até 1200 ºC por 1 h. As amostras obtidas por processamento termoplástico foram produzidas a partir de níquel e misturas contendo 1p.% de SiC com 50% de ligantes poliméricos, homogeneizadas em misturador cônico de parafuso duplo co-rotativo e moldadas em reômetro capilar. Após extração térmica dos ligantes, foram sinterizadas a 5ºC/min até 1200 ºC por 4 h. Foram realizadas análises de DRX, FT-IR, caracterização microestrutural por MO, MEV/EDS, densidade à verde e dos sinterizados e ensaios de microdureza Vickers. As amostras de níquel, produzida via processamento termoplástico, apresentou poros de maiores dimensões em pontos concentrados, maior retração diametral e menor dureza Vickers. Contudo, não houve interferência das técnicas de produção nas densidades das amostras sinterizadas de níquel. A adição de 3 p.% de SiC influenciou a densificação e, também a dureza das amostras compactadas. As amostras produzidas por processamento termoplástico contendo 1 p.% de SiC não apresentaram alterações microestruturais significativas. As análises microscópicas e de DRX sugerem que ambas as técnicas empregadas produziram materiais do tipo Ni-Si com precipitação de grafite, microestrutura típica de materiais auto lubrificantes. 2023-07-13T20:17:54Z 2023-07-13T20:17:54Z 2022-06-17 doctoralThesis DANTAS, Elisângela Barros. Evolução microestrutural de Ni e Ni-SiC sinterizados após compactação uniaxial ou processamento termoplástico. Orientador: Antônio Eduardo Martinelli. 2022. 121f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53345 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

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